JP5412317B2 - フィルタ乾燥装置及びフィルタ乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ乾燥装置及びフィルタ乾燥方法に係り、特に、フィルタを洗浄装置により洗浄した後に乾燥させるフィルタ乾燥装置及びフィルタ乾燥方法に関する。

例えば、建物の空気調和機などの空気取入口には、周縁に枠が形成された網状のフィルタを装着し、吸入された空気に含まれる塵埃などを捕集して空気を濾過するのが一般的である。このフィルタは、塵埃などの異物がフィルタ面に付着するため、一定期間ごとにフィルタを空気取入口から外して洗浄し、その後に乾燥させて再使用される。

この網状フィルタの乾燥は、例えば、天日干し、加熱装置と撹拌送風装置とを備えた乾燥室を利用した加熱乾燥、遠心分離による脱水乾燥などより行なわれる。また、これらの網状フィルタの乾燥作業は手作業もしくは半自動で行われる。

例えば、特許文献１には、空調用フィルタの乾燥時間及び清掃の作業時間を短縮する空調用フィルタの乾燥装置が開示されている。ここでは、第一チャンバの内部を加熱し、空調用フィルタに含まれる水分の蒸発を促進する加熱手段と、第二チャンバの内部を冷却し、第二チャンバ内に含まれる水蒸気の凝縮を促進する冷却手段とを有する。そして、加熱手段と冷却手段とが冷媒を介して接続されており、第二チャンバから第一チャンバに熱が移動することが開示されている。

また、中性能或いは高性能な空調用フィルタとして、濾材を用いた空調用フィルタが採用されている。この濾材を用いた空調用フィルタは、プレフィルタとして網状フィルタを装着して塵埃などを捕集した後、空気中の微細な粉塵や油成分などまでも捕集する。この濾材は化学繊維を主体とした多孔質の不織布などからなり、その網目状構造により空気中の微細な粉塵や油成分などを捕集する。なお、本明細書では、空調用フィルタが捕集する空気中の微細な粉塵や油成分などを「異物」と総称する。

従来、この空調用フィルタはこの濾材の洗浄の難しさから使い捨てされていたが、環境問題への関心の高まりにより洗浄再生させて再使用する試みが研究され、空調用フィルタを回収して洗浄し、その後乾燥させる自動化された乾燥方法が提案されている。

特許文献２には、空調用エアフィルタの自動化された乾燥装置が開示されている。ここでは、搬送手段によるフィルタの搬送経路に沿って、圧縮空気噴射手段と集塵機を設けたエアー洗浄ゾーン、高圧水噴射手段を設けた水洗浄ゾーン及び温風発生手段を設けた乾燥ゾーンを順次配置し、乾燥ゾーンでは、フィルタは乾燥室内に入り、そこでヒーターとファンとから成る温風発生手段の温風により乾燥された後、乾燥室から出して再使用に供されることが開示されている。

特開２００９−１１２９７３号公報 特開２００１−１２９３３２号公報

網状フィルタの乾燥に用いられる天日干しについては、気候や季節要因の影響が多く乾燥がフィルタごとに不安定になるという問題がある。また、野外に放置されることで洗浄後のフィルタが外気に含まれる異物により再度汚染される危険性がある。

また、加熱装置と撹拌送風装置を備えた乾燥室を利用した加熱乾燥については、濾材面積の大きなフィルタでは洗浄後に多量の水分を含むため脱水、乾燥に長時間を要するという問題がある。また、乾燥に多量のエネルギを消費することはフィルタ洗浄本来の省エネルギ、或いは環境への配慮の観点から好ましくない。さらに、フィルタは耐熱性が低く、特にフィルタに使用されている接着剤は融点が低く高温状態では機能が低下するという問題がある。

また、遠心分離による脱水については、装置が大型化し、多様な形状のフィルタへ対応が難しいという問題がある。また、フィルタを連続的に処理することができず、一回の乾燥で可能なフィルタの枚数も限られるため生産性に劣るという問題がある。さらに、過剰な遠心力によりフィルタが破損する虞がある。

さらに、上述したように中性能或いは高性能な空調用フィルタに用いられる濾材は、化学繊維を主体とした多孔質の不織布などからなり、その網目状構造により空気中の微細な粉塵や油成分などを捕集する。そのため、上述した各乾燥方式では洗浄により密に折り込まれた濾材内部に浸透した水分を連続的に脱水して乾燥させることは難しいという問題がある。

本願の目的は、かかる課題を解決し、フィルタの濾材内部に含まれる水分を短時間に脱水し、大量のフィルタを連続的に乾燥させるフィルタ乾燥装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るフィルタ乾燥装置は、繊維を網目状に絡み合わせた不織布を濾材とするフィルタを洗浄した後に乾燥させるフィルタ乾燥装置において、フィルタを乾燥装置に移送する搬送手段と、各吸水ローラに設けられた吸水材をフィルタの不織布の外側部に押し付けて不織布の外側部の繊維間に溜まった水分に接触させるとともに、不織布内部の繊維間に溜まった水分を相互結合させて不織布の外側部から不織布の内部にいたる水の通路を形成させ、不織布内部に含まれた水分を不織布外側部に押し付けた吸水材に吸収させる押し当て機構と、を備え、フィルタを搬送しながら不織布を濾材とするフィルタの不織布内部に含まれた水分を吸収すること、を特徴とする。

上記構成により、フィルタ乾燥装置は、水分を含んだフィルタの濾材に吸水材を押し付けることで、後述するように、濾材を形成する繊維間に溜まった水分が毛細管現象により吸水材に吸い上げられる。これにより、吸水材が接触した濾材表面の水分だけではなく濾材内部の水分も吸水材により吸収される。すなわち、濾材内部に含まれる水分を短時間に脱水し、フィルタを効果的に脱水乾燥させることができる。また、フィルタを乾燥装置に移送する搬送手段により大量のフィルタを連続的に乾燥させることができる。

また、フィルタ乾燥装置は、各吸水ローラが、フィルタの上方に設けられる複数の上部吸水ローラと、フィルタの下方に設けられる複数の下部吸水ローラとから構成され、押し当て機構によりフィルタを上下方向に挟んでフィルタの内部に含まれた水分を吸収することが好ましい。これにより、フィルタの表側と裏側との双方から濾材内部の水分を双方に設けられた吸水材により吸収し、濾材内部に含まれる水分を短時間に脱水することができる。

また、フィルタ乾燥装置は、押し当て機構が、各上部吸水ローラを上下方向に駆動させる駆動装置を有し、駆動装置が、各上部吸水ローラとフィルタの上面との間隔を調整し、各上部吸水ローラをフィルタに押し付けて各吸水ローラの吸水材を圧縮させることが好ましい。これにより、押し当て機構の駆動装置は、上部吸水ローラをフィルタに押し付けて上部吸水ローラの吸水材を圧縮させる押し当て機能だけではなく、駆動装置により上部吸水ローラを昇降させてフィルタの上下方向の高さのバリエーションに対応する間隔調整機能を有することができる。

さらに、フィルタ乾燥装置は、各上部吸水ローラ及び各下部吸水ローラが、それぞれ絞りローラを備え、各絞りローラを各上部吸水ローラ又は各下部吸水ローラに押し当てて各吸水材を変形させることで脱水させることが好ましい。これにより、上部吸水ローラ及び下部吸水ローラを簡易に脱水させて次のフィルタの脱水に備えさせることができ、大量のフィルタを連続的に乾燥させることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係るフィルタ乾燥方法は、繊維を網目状に絡み合わせた不織布を濾材とするフィルタを洗浄した後に乾燥させるフィルタ乾燥方法において、フィルタを乾燥装置に移送するステップと、フィルタを搬送しながら吸水材がロール状に巻き付けられた複数の吸水ローラをフィルタの不織布の外側部に押し付けて不織布の外側部の繊維間に溜まった水分に接触させるとともに、不織布内部の繊維間に溜まった水分を相互結合させて不織布の外側部から不織布の内部にいたる水の通路を形成させ、不織布内部に含まれた水分を不織布外側部に押し付けた吸水材に吸収させるステップと、フィルタを搬送しながら各吸水ローラにそれぞれ絞りローラを押し当てて各吸水材を変形させることで脱水させるステップと、を備え、フィルタを連続的に乾燥させることを特徴とする。

上記構成により、フィルタ乾燥方法は、水分を含んだフィルタの濾材に吸水材を押し付けることで、後述するように、濾材を形成する繊維間に溜まった水分が毛細管現象により吸水材に吸い上げられる。これにより、吸水材が接触した濾材表面の水分だけではなく濾材内部の水分も吸水材により吸収される。すなわち、濾材内部に含まれる水分を短時間に脱水し、フィルタを効果的に脱水乾燥させることができる。また、フィルタを乾燥装置に移送する搬送手段により大量のフィルタを連続的に乾燥させることができる。

また、フィルタ乾燥方法は、各吸水ローラが、フィルタの上方に設けられる複数の上部吸水ローラと、フィルタの下方に設けられる複数の下部吸水ローラとから構成され、各上部吸水ローラと各下部吸水ローラとは、略同時にフィルタに押し付けられ、フィルタの内部に含まれた水分を吸収することが好ましい。これにより、フィルタの表側と裏側との双方から濾材内部の水分を双方に設けられた吸水材により吸収し、濾材内部に含まれる水分を短時間に脱水することができる。

さらに、フィルタ乾燥方法は、各上部吸水ローラ及び各下部吸水ローラが、それぞれ絞りローラを備え、各絞りローラを各上部吸水ローラ又は各下部吸水ローラに押し当てて各吸水材を変形させることで脱水させることが好ましい。これにより、上部吸水ローラ及び下部吸水ローラを簡易に脱水させて次のフィルタの脱水に備えさせることができ、大量のフィルタを連続的に乾燥させることができる。

以上のように、本発明に係るフィルタ乾燥装置によれば、フィルタの濾材内部に含まれる水分を短時間に脱水し、大量のフィルタを連続的に乾燥させるフィルタ乾燥装置を提供することができる。

本発明に係るフィルタ乾燥装置の１つの実施形態の概略構成を側面から示す説明図である。 図１のフィルタ乾燥装置のＡ−Ａ断面を示す説明図である。 フィルタが上部吸水ローラ及び下部吸水ローラにより挟み込まれる状態を示す説明図である。 吸水材押し付け圧力と吸水量との関係を示すグラフである。 上部吸水ローラ及び下部吸水ローラの絞り機構を示す説明図である。 本発明に係るフィルタ乾燥方法の１つの実施形態を示すフローチャートである。

（フィルタ乾燥装置）
以下に、図面を用いて本発明に係るフィルタ乾燥装置の実施形態につき、詳細に説明する。図１には、フィルタ乾燥装置１の１つの実施形態の概略構成を側面から示す。また、図２には、図１のフィルタ乾燥装置１のＡ−Ａ断面を示す。

本実施形態では、フィルタ２は、化学繊維を主体とした多孔質の不織布などからなる濾材を用いた空調用フィルタであり、中性能或いは高性能な空調用フィルタである。このフィルタ２は、例えば、建物の空気調和機などの空気取入口に取り付けられ、吸入された空気に含まれる塵埃などの異物を捕集して空気を濾過する。従って、このフィルタ２は、塵埃などの異物がフィルタ２に付着して空気を濾過する能力が低下するため、所定の期間ごとにフィルタ２を空気取入口から外してフィルタ洗浄装置（図示せず）により洗浄され、その後にフィルタ乾燥装置１により乾燥される。

この濾材を用いたフィルタ２の厚みは、約１０ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲であり、その網目状構造により空気中の微細な粉塵や油成分などまでも捕集する。フィルタ２は、その縦横の大きさにより単一個、或いは複数個が洗浄用の枠材に収められてフィルタ搬送手段であるコンベア３に搭載されてフィルタ洗浄装置（図示せず）により洗浄され、その後にフィルタ乾燥装置１により乾燥されて再度空調用フィルタとして使用される。

本発明に係るフィルタ乾燥装置１は、ケーシング１３内に設置され、フィルタ２をフィルタ乾燥装置１に移送する搬送手段であるコンベア３、フィルタ２に含まれる水分を吸収する吸水材１４が設けられた吸水手段である吸水ローラ４，５、及び、吸水ローラ４，５をフィルタ２に押し付けてフィルタ２の内部に含まれた水分を吸収させる押し当て機構１０から構成される。

搬送手段であるコンベア３は、左右のローラ６ａ，６ｂ及びベルト７からなるベルトコンベア、及び下部吸水ローラ４から構成される。コンベア３の動力は下部吸水ローラ４を回転させ、その回転によってフィルタ２が図１中の矢印Ｂの方向に搬送される。すなわち、相互に略平行に配置されたローラ６ａ及びローラ６ｂにベルト７が巻き掛けられたコンベア３がベルト駆動モータ（図示せず）によりローラ軸８を介して回転する。ベルト７は、下部吸水ローラ４と接触又はかみ合わされており、ベルト７の移動が下部吸水ローラ４を回転させる。下部吸水ローラ４の回転により、下部吸水ローラ４に乗せられたフィルタ２が搬送される。

吸水手段である吸水ローラ４，５は、本実施形態では、吸水材１４がロール状に巻き付けられ、フィルタ２の上方に設けられる上部吸水ローラ５、及びフィルタ２の下方に設けられる下部吸水ローラ４から構成される。そして、上部吸水ローラ５及び下部吸水ローラ４は、フィルタ２を上下方向に挟み込んでフィルタ２の内部に含まれた水分を吸水する。この吸水材１４は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの吸水性樹脂、或いは親水性樹脂からなるが、これに限らず、吸水性或いは親水性を有する素材であれば良い。また、吸水手段は吸水ローラの形式に限らず、例えば、平板状、ベルト状の吸水材が設けられた形式などであっても良い。また、吸水手段に使用される吸水ローラは、下部吸水ローラ４又は上部吸水ローラ５の片方のみを設置した形式とすることもできる。

図３に、フィルタ２が上部吸水ローラ５及び下部吸水ローラ４により挟み込まれる状態を示す。フィルタ２を構成する多孔質の不織布１７の網目状の内部に洗浄の際に溜まった水分１６が含まれている。なお、図３では、上部吸水ローラ５の下端部がフィルタ２の上表面（Ｅ面）に接触した状態を示す。下部吸水ローラ４のロール芯材１５は、ベルト７を介してローラ６ａ，６ｂに連動して図３中のＲ方向に回転し、ロール芯材１５に巻き付けられた吸水材１４を介してフィルタ２を図３中のＸ方向に搬送する。同時に、後述する押し当て機構１０により、フィルタ２内部に含まれた水分１６を吸水する。すなわち、下部吸水ローラ４は、吸水手段として機能するとともに搬送手段の１部としても機能する。

押し当て機構１０は、図１，２に示すように、架台１１に取り付けられた上部吸水ローラ５を、支持棒１２を介して上下方向に駆動させる駆動装置９を有する。この押し当て機構１０は、駆動装置９による昇降により下記に示す２つの機能を有する。

第１の機能は、上部吸水ローラ５とフィルタ２との間隔を調整する機能である。すなわち、移送されるフィルタ２の上下方向の厚み（ｄ）は、約１０ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲であり、昇降装置９は、このフィルタ２の上下方向の厚み（ｄ）に対して最適な高さ方向の位置を設定する。すなわち、昇降装置９は、昇降することでフィルタ２を上部吸水ローラ５と下部吸水ローラ４とにより挟み込ませる位置に調整する。この昇降装置９には、ボールねじ（図示せず）が設けられ、サーボモータ（図示せず）によりＣ方向に昇降するが、他の方式、例えばロック・シリンダなどにより昇降させても良い。

第２の機能は、上部吸水ローラ５をフィルタ２に押し付けて上部吸水ローラ５及び下部吸水ローラ４の吸水材１４を圧縮させる機能である。図３の接触状態では、フィルタ２の上表面（Ｅ側）と、上部吸水ローラ５に巻き付けられた吸水材１４との接触により、フィルタ２の上表面（Ｅ側）及びその表面近傍の水分１６、或いは水分１６が結合した水滴が接触する吸水材１４により吸水される。また、フィルタ２の下表面（Ｆ側）と、下部吸水ローラ４に巻き付けられた吸水材１４との接触により、フィルタ２の下表面（Ｆ側）及びその表面近傍の水分１６、或いは水分１６が結合した水滴が接触する吸水材１４により吸水される。

図４は、昇降装置９により上部吸水ローラ５の押し付け圧力を変化させた場合に、フィルタ２から吸い出される水分量を測定した結果である。上部吸水ローラ５の押し付け圧力を高めるとフィルタ２から吸い出される水分量が増加する。昇降装置９によって上部吸水ローラ５をフィルタ２に押し付けると、上部吸水ローラ５及び下部吸水ローラ４と接触する部分でフィルタ２の濾材を形成する不織布１７が圧縮される。これは、不織布１７に溜まった水分１６を内部で相互結合させ、フィルタ２の外側部から内部にいたる水の通路を形成する。そして、フィルタ２内部の水分１６は、毛細管現象により上部吸水ローラ５及或いは下部吸水ローラ４の吸水材１４に吸い寄せられる。すなわち、フィルタ２内部の水分１６は、吸水材１４が圧縮されて変形した状態で濾材を形成する多孔質の不織布１７相互の隙間を伝わってフィルタ２の両表面に毛細管現象により滲み出てくる。そして、上部吸水ローラ５及び下部吸水ローラ４の吸水材１４に吸収される。

このように、フィルタ２は、本フィルタ乾燥装置１により連続的に脱水され、脱水率は５０パーセント以上となる。ここに、脱水率は、式（１−Ｗ₁／Ｗ₀）で表され、Ｗ₁は乾燥後にフィルタに残存している水分量であり、Ｗ₀はフィルタの飽和水分量である。この吸水ローラ４，５による脱水乾燥後にフィルタ２に残存する水分１６は、一般的な熱乾燥により乾燥され、フィルタ２は所定の乾燥状態となる。

図５に、上部吸水ローラ５ａ，５ｂ及び下部吸水ローラ４ａ，４ｂの水分を除去する絞り機構を示す。図５では、上部吸水ローラ５ａ，５ｂ及び下部吸水ローラ４ａ，４ｂは、連続する２つの吸水ローラを取り出して記載する。上部吸水ローラ５ａ，５ｂは上部絞りローラ１９を備える。そして、上部絞りローラ１９は、回転する上部吸水ローラ５ａ，５ｂの吸水材１４に押し当てられて吸水材１４を変形させて脱水させる。同様に下部吸水ローラ４ａ，４ｂは下部絞りローラ１８を備える。そして、下部絞りローラ１８は、回転する下部吸水ローラ４ａ，４ｂの吸水材１４に押し当てられて吸水材１４を変形させて脱水させる。上部吸水ローラ５ａ，５ｂと上部絞りローラ１９とが接触する部分には、水分が落下するのを防ぐための受け板２０が設けられている。上部吸水ローラ５ａ，５ｂから絞り出された水分は、受け板２０によって下部吸水ローラ４ａ，４ｂの端部に流され、下部吸水ローラ４ａ，４ｂに落下するのが防止される。

これにより、回転する上部吸水ローラ５ａ，５ｂ及び下部吸水ローラ４ａ，４ｂを簡易に脱水させて次のフィルタ２の脱水に備えさせることができ、大量のフィルタ２を連続的に脱水乾燥させることができる。

（フィルタ乾燥方法）
図６に、本発明に係るフィルタ乾燥方法の１つの実施形態をフローチャートで示す。まず、フィルタ２を乾燥装置１に移送する（Ｓ１）。次に、吸水材１４がロール状に巻き付けられた吸水ローラ５をフィルタ２に押し付けてフィルタ２の内部に含まれた水分を吸収させる（Ｓ２）。そして、吸水ローラ５に絞りローラ１８，１９を押し当てて吸水材１４を変形させることで脱水させる（Ｓ３）。次に乾燥するフィルタ２がある場合には、ステップ１に戻り、ない場合には終了する。

このように、フィルタ２を乾燥装置１に移送して吸水ローラ５を押し付けるによりことでフィルタ２の内部に含まれた水分を吸収させ、さらに、吸水ローラ５に絞りローラ１８，１９を押し当てて吸水材１４を変形させることで脱水させる。このように、吸水ローラ５によるフィルタ２の水分の吸収と、絞りローラ１８，１９による脱水とを連続的に行なうことで、次のフィルタ２の乾燥に備えることができ、大量のフィルタを連続的に乾燥させることができる。

１ （フィルタ）乾燥装置、２ フィルタ、３ コンベア、４，４ａ，４ｂ 下部吸水ローラ、５，５ａ，５ｂ 上部吸水ローラ、６ａ，６ｂ ローラ、７ ベルト、８ ローラ軸、９ 昇降装置、１０ 押し当て機構、１１ 架台、１２ 支持棒、１３ ケーシング、１４ 吸水材、１５ ロール芯材、１６ 水分、１７ 不織布、１８ 下部絞りローラ、１９ 上部絞りローラ、２０ 受け板。

Claims (7)

1. 繊維を網目状に絡み合わせた不織布を濾材とするフィルタを洗浄した後に乾燥させるフィルタ乾燥装置において、
   フィルタを乾燥装置に移送する搬送手段と、
   水分を吸収する吸水材がロール状に巻き付けられ、フィルタの搬送方向に多段に配置され、搬送手段の駆動に連動して回転する複数の吸水ローラと、
   各吸水ローラに設けられた吸水材をフィルタの不織布の外側部に押し付けて不織布の外側部の繊維間に溜まった水分に接触させるとともに、不織布内部の繊維間に溜まった水分を相互結合させて不織布の外側部から不織布の内部にいたる水の通路を形成させ、不織布内部に含まれた水分を不織布外側部に押し付けた吸水材に吸収させる押し当て機構と、を備え、
   フィルタを搬送しながら不織布を濾材とするフィルタの不織布内部に含まれた水分を吸収すること、
   を特徴とするフィルタ乾燥装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ乾燥装置であって、各吸水ローラは、フィルタの上方に設けられる複数の上部吸水ローラと、フィルタの下方に設けられる複数の下部吸水ローラとから構成され、押し当て機構によりフィルタを上下方向に挟んでフィルタの内部に含まれた水分を吸収することを特徴とするフィルタ乾燥装置。
3. 請求項２に記載のフィルタ乾燥装置であって、押し当て機構は、各上部吸水ローラを上下方向に駆動させる駆動装置を有し、駆動装置は、各上部吸水ローラとフィルタの上面との間隔を調整し、各上部吸水ローラをフィルタに押し付けて各吸水ローラの各吸水材を圧縮させることを特徴とするフィルタ乾燥装置。
4. 請求項２又は３に記載のフィルタ乾燥装置であって、各上部吸水ローラ及び各下部吸水ローラは、それぞれ絞りローラを備え、各絞りローラを各上部吸水ローラ又は各下部吸水ローラに押し当てて各吸水材を変形させることで脱水させることを特徴とするフィルタ乾燥装置。
5. 繊維を網目状に絡み合わせた不織布を濾材とするフィルタを洗浄した後に乾燥させるフィルタ乾燥方法において、
   フィルタを乾燥装置に移送するステップと、
   フィルタを搬送しながら吸水材がロール状に巻き付けられた複数の吸水ローラをフィルタの不織布の外側部に押し付けて不織布の外側部の繊維間に溜まった水分に接触させるとともに、不織布内部の繊維間に溜まった水分を相互結合させて不織布の外側部から不織布の内部にいたる水の通路を形成させ、不織布内部に含まれた水分を不織布外側部に押し付けた吸水材に吸収させるステップと、
   フィルタを搬送しながら各吸水ローラにそれぞれ絞りローラを押し当てて各吸水材を変形させることで脱水させるステップと、
   を備え、フィルタを連続的に乾燥させることを特徴とするフィルタ乾燥方法。
6. 請求項５に記載のフィルタ乾燥方法であって、各吸水ローラは、フィルタの上方に設けられる複数の上部吸水ローラと、フィルタの下方に設けられる複数の下部吸水ローラとから構成され、各上部吸水ローラと各下部吸水ローラとは、略同時にフィルタに押し付けられ、フィルタの内部に含まれた水分を吸収することを特徴とするフィルタ乾燥方法。
7. 請求項６に記載のフィルタ乾燥方法であって、各上部吸水ローラ及び各下部吸水ローラは、それぞれ絞りローラを備え、各絞りローラを各上部吸水ローラ又は各下部吸水ローラに押し当てて吸水材を変形させることで脱水させることを特徴とするフィルタ乾燥方法。
   
   

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